JPH04297961A - 磁粉探傷データ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁粉探傷データ処理装置
に係わり、磁粉探傷データから最適な閾値を決定する磁
粉探傷データ処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属加工物体に存在する割れあるいは傷
等の欠陥の検査方法として磁粉探傷が広く使用されてお
り、この方法を適用した自動検査装置も提案されている
。即ちテレビカメラあるいはラインカメラによって撮影
された検査対象物体表面の画像データをディジタル信号
処理装置で濃淡処理および２値化処理を行い欠陥の有無
、大きさ等の評価を実施する。

【０００３】しかしながら２値化処理の結果は撮影に使
用する紫外線ランプの光量あるいは磁粉液の濃度により
影響を受けるために、閾値を一定値としておくと欠陥の
評価に誤差を生じる事となる。この問題点を解決するた
めに、本出願人は画像データの輝度分布のピーク値から
閾値を決定してデータを処理する装置を提案している（
特願昭６３−２０７７２８）。

【０００４】しかしながらこの装置においては欠陥を明
確に認識するために輪郭強調処理を行った場合には、ピ
ーク値が複数存在したり輝度ゼロでピーク値が発生する
ために適切な閾値を定めることはできない。この問題点
を解決するものとして、本出願人は輝度毎の画素数の分
布曲線を微分することによって閾値を決定してデータを
処理する装置を提案している（特開平２−２２８５４２
）。

【０００５】図７は上記提案に係るデータ処理装置の機
能線図であって、テレビカメラ等で撮影された画像デー
タに対して輪郭強調処理をおこなった後、輝度分布曲線
を求め、この輝度分布曲線を微分して閾値を決定し、こ
の閾値により輪郭強調処理後のデータを２値化して表示
する。図８は輪郭強調処理をおこなった後の輝度分布曲
線の１例を示すグラフであって、横軸に輝度、縦軸に画
素数をとる。

【０００６】一般に輝度分布曲線はバックグランドの輝
度分布曲線ａ、検査対象物体の輝度分布曲線ｂおよび欠
陥あるいは磁粉液の濃度むらによる輝度分布曲線ｃに分
割することができ、全体の輝度分布曲線はディップｄ１
　およびｄ２　を有する。したがって第２のディップｄ
２　を検出し、これを閾値として２値化することによっ
て欠陥情報を含む輝度分布曲線ｃを分離することが可能
となる。

【０００７】さらに検査条件の影響を除去するために以
下の処理を行う。図９は検査対象物体の輝度分布曲線ｂ
および欠陥あるいは磁粉液の濃度むらによる輝度分布曲
線ｃの磁粉液の濃度の相違による影響の説明図であって
、横軸に輝度、縦軸に画素数をとる。即ち磁粉液の濃度
が濃くなるに従って曲線は輝度の高い方向に移動する。

【０００８】この結果全体の輝度分布曲線においてディ
ップｄ１　およびｄ２　を明確に識別できない場合が生
じる。図１０はディップｄ１　およびｄ２　を明確に識
別できない場合の輝度分布曲線の１例を示すグラフであ
って、横軸に輝度、縦軸に画素数をとる。この場合には
ディップｄ１　を明確に知ることができず、ディップｄ
２　の値も定めることができなくなるため、この輝度分
布曲線を微分することにより極小値をもとめ、この極小
値がディップに相当するものとしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの装置
においては、微分処理においては必要以上に変化が強調
されるために例えば検査対象物体を撮影する際の周囲の
明るさ、即ちいわゆるバックグランドの明るさが変化し
た場合のように画像データに外乱が加わると正確な閾値
を決定することはできない。

【００１０】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであって、輪郭処理後の画像データにおいて
ディップが明確に表れない場合であっても外乱の影響を
受けることなく閾値を決定することのできる磁粉探傷デ
ータ処理装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は本発明に係る磁粉
探傷データ処理装置の基本構成図であって、検査対象物
体を撮像してその画像信号を出力する撮像手段１０１と
、撮像手段１０１から出力された画像信号を輪郭処理す
る輪郭処理手段１０２と、輪郭処理手段１０２で処理さ
れた画像データの画素の複数に区分された輝度毎の個数
を計数する輝度分布作成手段１０３と、輝度分布作成手
段１０３で作成した輝度分布の各輝度に対応する画素数
を入力層を構成する輝度の区分数と等しい数の人工的神
経素子のそれぞれに入力し少なくとも１層からなる中間
層による演算処理の後２値化のための閾値を出力層を構
成する複数個の人工的神経素子の１つから算出する神経
回路網演算手段１０４と、神経回路網演算手段１０４の
入力層と中間層、中間層間および中間層と出力層間の結
合重みを教示する結合重み教示手段１０５と、神経回路
網演算手段１０４において算出された２値化のための閾
値により該輪郭処理手段の処理結果を２値化する２値化
手段１０６と、２値化手段１０６の処理結果を表示する
表示手段１０７と、から構成される

【００１２】

【作用】本発明による磁粉探傷データ処理装置によれば
、予め２値化のための閾値が求められている輝度分布を
教示データとして神経回路網演算手段内の結合重みを決
定し、この結合重みを使用して測定データ用の２値化の
ための閾値が決定される。

【００１３】

【実施例】図２は本発明に係る磁粉探傷データ処理装置
　　ハードウエア構成図であって、磁粉液を塗布された
検査対象物体２０１を照射する紫外線ランプ２０２、検
査対象物体２０１を撮像するテレビカメラ２０３、テレ
ビカメラ２０３から出力される画像信号を処理する画像
処理装置２０４、処理結果を表示するためのディスプレ
イ２０５、教示用データを入力するためのタブレット２
０６およびデータ入力用キーボード２０７から構成され
る。

【００１４】画像処理装置２０４はＣＰＵ２０４１、Ｒ
ＯＭ２０４２、画像データを記憶するＲＡＭ２０４３、
画像信号をディジタル化するためのＡ／Ｄコンバータ２
０４４、周辺機器用インターフェイス２０４５およびバ
ス２０４６等から構成されている。即ちテレビカメラ２
０２は撮像手段１０１を、ディスプレイ２０５は表示手
段１０７を構成し、輪郭処理手段１０２、輝度分布作成
手段１０３、神経回路網演算手段１０４、結合重み教示
手段１０５、２値化手段１０６は画像処理装置２０４中
にソフトウエアとして組み込まれる。

【００１５】なおタブレット２０６およびキーボード２
０７は結合重み教示手段１０５に既知データを入力する
ために使用される。図３は神経回路網演算手段１０４に
使用する神経回路網の構造図であって、入力層３０１、
１層で構成される中間層３０２および出力層３０３から
構成され、各層はそれぞれ３個の人工神経素子から構成
されている場合を示している。

【００１６】なお中間層の層数、各層に含まれる人工神
経素子の数は特に図３により限定されるものではない。 神経回路網の概要については例えば日経エレクトロニク
ス（日経ＢＰ社刊）１９８７年８−１０号１１５頁から
１２４頁に記載されているが以下は必要部分のみを説明
する。

【００１７】図４は１つの人工神経素子のモデル図であ
って、人工神経素子ｉの出力Ｏｉ　は次式で表される。

【００１８】

【数１】 ここで関数ｆとしては閾値関数あるいはｓｉｇｍｏｉｄ
　関数を使用することが一般的であり、ｗｊｉは人工神
経素子間の結合重みを表す。なお結合重みｗｊｉは、い
わゆるバックプロパゲーション法により決定される。即
ちタブレット２０６から入力された最適な閾値が既知の
輝度分布データを神経回路網の入力層に入力し、出力層
から所定の誤差内で既知の閾値と一致する閾値が得られ
るように繰り返し調整される。

【００１９】図５は結合重みｗｊｉを決定するためのル
─チンのフローチャートであって、教示段階においてバ
ッチ処理として実行される。即ちステップ５０１におい
て各結合重みｗｊｉを初期値ｗｊｉ０　に設定する。次
にステップ５０２において閾値ｔｐ　が既知の輝度分布
データＤｐ　を入力層３０１に入力する。

【００２０】そしてステップ５０３において結合重みｗ
ｊｉ０　を使用して神経回路網により閾値ｔＰ　’を演
算し、ステップ５０４でｔｐ　−ｔＰ　’の絶対値が所
定誤差ε以下であるか否かを判定する。所定誤差以下で
なければステップ５０５において結合重みを修正して、
ステップ５０３に戻る。

【００２１】所定誤差以下になればステップ５０６にお
いて全ての輝度分布データについて教示が終了したか否
かを判定し、終了していない場合はステップ５０２に戻
る。図６は検査対象物体の測定データの処理ルーチンの
フローチャートであって、検査段階においてバッチ処理
として実行される。まずステップ６０１でテレビカメラ
２０３から出力される画像信号がＡ／Ｄコンバータ２０
４４を介して画素データの形で入力されビデオＲＡＭ２
０４３に記憶される。

【００２２】ステップ６０２においてこの画素データに
対して平滑処理が実行される。これは画素データに含ま
れているノイズを除去することを目的とし、例えばある
画素の輝度にその周囲８つの画素の輝度を加算し９で除
算してその画素の平滑処理輝度とすることによって輝度
の変化を平滑化することが可能となる。次にステップ６
０３で画素データの輪郭処理を実行する。

【００２３】これは欠陥を表すデータを強調することを
目的とするものであり、例えば以下の処理が行われる。 即ちある画素を中心とする８個の画素を考え左側および
上の３個の画素の輝度に例えば−１の重みをつけて合計
し、右側および下の３個の画素の輝度には例えば＋１の
重みをつけて合計し、これら合計の総和をその画素の輪
郭強調輝度とすることによって欠陥情報を強調すること
が可能となる。

【００２４】ステップ６０４においては以上の処理がな
された画素データを所定の段階に区分された輝度に区分
けして、各輝度区分に属する画素数を計数する。そして
ステップ６０５においてこの画素数を神経回路網の入力
層に入力し閾値を算出する。ステップ６０６において算
出された閾値によって輪郭強調処理された画素データを
２値化して欠陥情報を含む輝度分布を抽出する。

【００２５】そしてステップ６０７において欠陥情報を
目的により処理して、ステップ６０８で結果をディスプ
レイ２０５に表示する。以上説明したように本発明によ
れば、教示段階で学習した結合重みを使用した神経回路
網によって閾値が決定されるため、従来方法によっては
紫外線ランプの照度あるいは磁粉液濃度等の影響で２値
化のための閾値の決定が困難な場合であっても精度よく
閾値を決定することが可能となる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、既知の閾値を有する輝
度分布によって学習することによって神経回路網の最適
な結合重みを決定することが可能となり、紫外線ランプ
の照度あるいは磁粉液濃度等に影響されずに閾値を決定
して欠陥情報を取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の基本構成図である。

【図２】図２は本発明の１実施例のハードウエア構成図
である。

【図３】図３は神経回路網の構造図である。

【図４】図４は人工神経素子のモデル図である。

【図５】図５は結合重みを決定するためのル─チンのフ
ローチャートである。

【図６】図６は測定データの処理ルーチンのフローチャ
ートである。

【図７】図７は従来の提案に係るデータ処理装置の機能
線図である。

【図８】図８は輝度分布曲線の１例を示すグラフである
。

【図９】図９は磁粉液の濃度の相違による影響の説明図
である。

【図１０】図１０はディップを明確に識別できない場合
の輝度分布曲線の１例を示すグラフである。

【符号の説明】

１０１…撮像手段 １０２…輪郭処理手段 １０３…輝度分布作成手段 １０４…神経回路網演算手段 １０５…結合重み教示手段 １０６…２値化手段 １０７…表示手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　検査対象物体を撮像してその画像信号
   を出力する撮像手段と、該撮像手段から出力された画像
   信号を輪郭処理する輪郭処理手段と、該輪郭処理手段で
   処理された画像データの画素の複数に区分された輝度毎
   の個数を計数する輝度分布作成手段と、該輝度分布作成
   手段で作成した輝度分布の各輝度に対応する画素数を入
   力層を構成する輝度の区分数と等しい数の人工的神経素
   子のそれぞれに入力し、少なくとも１層からなる中間層
   による演算処理の後、２値化のための閾値を出力層を構
   成する複数個の人工的神経素子の１つから算出する神経
   回路網演算手段と、該神経回路網演算手段の入力層と中
   間層、中間層間および中間層と出力層間の結合重みを教
   示する結合重み教示手段と、該神経回路網演算手段にお
   いて算出された２値化のための閾値により該輪郭処理手
   段の処理結果を２値化する２値化手段と、該２値化手段
   の処理結果を表示する表示手段と、から構成される磁粉
   探傷データ処理装置。